(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気によるバイオマスのガス化方法であって、該方法は高温過熱水蒸気を酸化剤およびエネルギキャリアとして使用して、ガス化炉内でバイオマスを粗合成ガスに変換し、粗合成ガスを噴霧塔内で急冷し、最終的にクリーンな合成ガスを生成するものであり、
１）前記バイオマスを粉砕し、該バイオマスをガス化炉へ送り込むと同時に、高温過熱水蒸気を前記ガス化炉へ噴霧し、前記ガス化炉を１２００〜１６００℃の作動温度に制御し、前記バイオマスを前記高温過熱水蒸気と十分に接触させて、乾燥、揮発性物質の分離、熱分解、ガス化、および前記粗合成ガスおよび灰の生成を行う工程と、
２）前記粗合成ガスを前記噴霧塔へ搬送し、水を噴霧することによって該粗合成ガスを急冷して該粗合成ガスを６５０〜８００℃の温度に冷却し、スラグおよびタールを凝縮し、アルカリ金属酸化物および酸性ガスの一部を溶解させて一次合成ガスを得る工程と、
３）前記一次合成ガスを前記クリーンな合成ガスに変換するために、冷却、除塵、脱酸、および乾燥を行う工程と
を含み、
前記工程３の冷却工程は前記噴霧塔内で冷却された粗合成ガスを熱交換器に導入することによって行われ、該熱交換器に導入された粗合成ガスは前記高温過熱水蒸気を生成するための熱源として使用され、該熱交換器で生成した飽和蒸気をプラズマトーチヒータに輸送して更に加熱することにより、前記工程１で使用する前記高温加熱水蒸気を生成する方法。
【請求項２】
前記工程１の粉砕されたバイオマスは、粒子寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ以下であると共に、水分含有量が４０パーセント未満であることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
工程１において、窒素雰囲気が前記ガス化炉のバイオマス供給口に形成されることを特徴とする請求項１または２の方法。
【請求項４】
工程１において、前記ガス化炉の作動温度は１２００〜１４００℃に制御され、前記ガス化炉の作動圧力は１０５〜１０９ｋＰａに制御されることを特徴とする請求項１または２の方法。
【請求項５】
工程１において、前記ガス化炉への前記高温過熱水蒸気の供給速度は３５〜５０ｍ／秒であり、前記ガス化炉内での前記粗合成ガスの保持時間は１５〜２０秒であり、前記ガス化炉からの前記粗合成ガスの排出速度は１５〜２０ｍ／秒であることを特徴とする請求項４の方法。
【請求項６】
工程２において、前記粗合成ガスは水によって急冷されて７５０〜８００℃の温度に冷却されることを特徴とする請求項１または２の方法。
【請求項７】
工程３において、前記一次合成ガスは２６０〜３２０℃の温度に冷却されることを特徴とする請求項１または２の方法。
【請求項８】
請求項１の方法に係る水蒸気によるバイオマスガス化システムであって、
貯水槽（１０）と、
水ポンプ（９）と、
熱交換器（１２）と、
プラズマトーチヒータ（５）と、
前記ガス化炉（６）と、
前記噴霧塔（１１）とを含み、
前記貯水槽（１０）は、前記水ポンプ（９）を介して前記熱交換器（１２）の水入口と連結され、
前記熱交換器（１２）の蒸気出口は、前記プラズマトーチヒータ（５）の蒸気入口と連結され、
前記プラズマトーチヒータ（５）の蒸気出口は、前記ガス化炉（６）の蒸気ノズルと連結され、
前記ガス化炉（６）の灰出口は、灰冷却装置（７）の入口と連結され、
前記ガス化炉（６）のガス出口は、前記噴霧塔（１１）のガス入口と連結され、
前記噴霧塔（１１）のガス出口は、前記熱交換器（１２）のガス入口と連結され、
前記熱交換器（１２）のガス出口は、集塵機（１３）、脱酸塔（１４）、および乾燥機（１５）と直列に連結される
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
窒素保護装置（４）が前記ガス化炉（６）のバイオマス供給口に連結されることを特徴とする請求項８のシステム。
【請求項１０】
複数の蒸気ノズルが前記ガス化炉（６）に設けられると共に、３〜４個の高さのグループに分けられており、各々の高さの蒸気ノズルは、円周方向に沿って均一且つ接線方向に配置されることを特徴とする請求項８または９のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃材料をクリーン且つ高効率な合成ガスに変換する技術に関し、特に、水蒸気によりバイオマスを間接的にガス化する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃材料のガス化技術、特に可燃性の石炭のガス化技術は、２０世紀後半に驚くほどの発展を遂げており、極めて発達している。研究者達は、幅広く適用可能で、効率よくガス化を行い、且つ無公害である石炭のガス化方法の開発に成功した。小枝、わら、並びに他の農業および森林廃棄物といったバイオマスのガス化技術は、２１世紀の広範囲に亘るエネルギ利用のための新技術である。従来のバイオマスガス化技術には、固定床ガス化法、流動床ガス化法、および２段階ガス化法を含み、これらの全てが、直接ガス化技術である。直接ガス化技術方法では、バイオマスの一部によって生成される熱が、ガス化のためにエネルギ資源をもたらし、空気、酸化空気、および酸化空気と水蒸気の組み合わせが、ガス化反応の間の酸化剤として機能することを特徴とする。しかしながら、研究によれば、バイオマスの直接ガス化技術は、以下の点において不都合がある。
【０００３】
第１に、バイオマス燃料の成分および発熱量が不安定であり、バイオマスは燃焼点が低く燃焼反応が早いので、爆発が容易に起きてしまう。一部分が過熱されてコークス状態にされた時に、ガス化炉の作動温度は、制御が極めて困難である。
【０００４】
第２に、空気が酸化剤として作用し、Ｎ２の不活性ガスの含有量が顕著である時に、結果的にＮ２の含有量が高く、有効ガス（ＣＯ＋Ｈ２）の含有量が低く、またＨ２／ＣＯの比率が小さくなり、加えて、合成ガスの発熱量が低く不安定であることから、５０００ＫＪ／Ｎｍ３以下に維持されるにすぎず、また、工業的利用の要求を殆ど満たさない。
【０００５】
第３に、酸化空気が酸化剤として作用したときに、Ｎ２の含有量は相対的に低いが、付加的な空気分離装置が必要とされる。空気分離装置は容量が大きく、且つエネルギ消費が大きいので、このような処理により、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
第４に、酸化空気および水蒸気の両方ともが酸化剤として作用するときに、合成ガス中のＮ２含有量は減少すると共に、Ｈ２の含有量は増加するが、反応媒質として作用する水蒸気は、未だ多量の熱エネルギを消費し、空気分離でのエネルギ消費を加えて、本処理は製造コストが極めて高くなってしまう。
【０００７】
第５に、バイオマスの約１５〜２０パーセントが、ガス化のためのエネルギ資源を提供するために自然発火する必要があるが、同時に、多量のＣＯ２が燃焼中に生成され、それに応じて、有効ガス（ＣＯ＋Ｈ２）の含有量は減少してしまう。また、高温の合成ガスおよび混合空気は多量の顕熱を伝えるので、熱エネルギの化学的エネルギへの変換は大きく低下し、且つ、冷却されたガスの有効性も低下してしまい、概ね７０パーセント以下、例外的な状況でも８０パーセントに満たない。
【０００８】
第６に、ガス化炉の作動温度は、概ね８００〜１２００℃に制御されるものであり、このような温度では、バイオマスのガス化により多量のタールが生成されてしまい、このタールは取り除くことが困難であり、また、装置や配管内で凝集した多量のタールは、配管の閉塞や装置の汚染を引き起こしがちである。
【０００９】
第７に、バイオマスのガス化で生成された灰は、ＫおよびＮａのようなアルカリ金属酸化物をかなり多く含み、概ね灰全体の２０〜４０ｗｔ．％である。しかしながら、８００℃よりも高い温度では、アルカリ金属酸化物はガス化されると共に合成ガスと混合される傾向にあり、これにより合成ガスの性質に影響を及ぼすだけでなく、タールと共に配管や装置に固着してしまい、装置や配管の深刻な腐食に至りかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の既存の問題に鑑み、バイオマスの直接ガス化技術は、実用的な生産に適用するのが困難である。従って、工業生産に適用できると共に、商業利益に変換可能なバイオマスのガス化方法が所望される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の問題に鑑み、本発明の目的の一つは、水蒸気によるバイオマスの間接ガス化方法およびシステムを提供することにある。本方法は、制御が容易であり、エネルギを節約し、且つ低コストであることを特徴とする。生成された合成ガスは高効率であり、発熱量が高く、且つタールやアルカリ金属酸化物が存在しない。
【００１２】
上記の目的を達成するために、水蒸気によるバイオマスの間接ガス化方法が提供される。本方法は、ガス化炉内で、バイオマスを粗合成ガスに変換するために、高温過熱水蒸気を酸化剤およびエネルギキャリアとして利用し、粗合成ガスを噴霧塔内で急冷し、最終的にクリーンな合成ガスを生成する。本方法は以下の工程を含む。
【００１３】
１）バイオマスを粉砕し、そのバイオマスをガス化炉へ送り込むと同時に、高温過熱水蒸気をガス化炉へ噴霧し、ガス化炉を１２００〜１６００℃の作動温度に制御し、乾燥、揮発性物質の分離、熱分解およびガス化を行うために、バイオマスを高温過熱水蒸気と十分に接触させ、且つ、粗合成ガスおよび灰を生成する工程。ガス化炉の作動温度はタール形成温度よりも高温なので、熱分解の間に生成されたタールおよびコークスはガス化され、且つ、粗合成ガスはタールを殆ど含んでいない。灰は、ガス化炉の灰出口から排出され、灰は冷却または熱回収された後に灰貯蔵所に搬送されて、広範囲に利用される。
【００１４】
２）粗合成ガスを噴霧塔に搬送し、粗合成ガスを６５０〜８００℃の温度に冷却するために、水を噴霧することにより粗合成ガスを急冷する工程。急冷後の粗合成ガスの温度は、ＫおよびＮａを含むアルカリ金属酸化物の昇華温度よりも低く、加えて、アルカリ金属酸化物は水に溶解し易いので、粗合成ガス中のスラグおよび僅かなタールは凝縮し、且つ、アルカリ金属酸化物および酸性ガスの一部は噴霧水に溶解し、その結果、アルカリ金属酸化物を含まない、或いは僅かに含む一次合成ガスが得られる。
【００１５】
３）一次合成ガスをクリーンな合成ガスに変換するために、冷却、除塵、脱酸および乾燥を行う工程。冷却工程は、合成ガスの製造工程全体において必要とされるだけでなく、多量の顕熱を広範囲に利用するために回収する。除塵工程は、塵を粗合成ガスから分離させると共に、ガスの塵濃度を５０ｍｇ／Ｎｍ３未満に低下させる。Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＨＣＬ、ＮＨ３およびＨＣＮなどの有害ガスは、脱酸工程で取り除かれる。乾燥後に、一次合成ガスはクリーンな合成ガスに変換されて、後の工業利用のために保管される。
【００１６】
工程１）で粉砕されたバイオマスは、粒子寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ以下、水分含有量が４０パーセント未満である。このような粒子寸法および水分含有量のバイオマスは、高温過熱水蒸気と十分に接触し、その結果、乾燥、揮発性物質の分離、熱分解、および蒸発の工程はいずれも安定して行われ、且つ、ガス化炉の作動温度は、制御が容易である。
【００１７】
工程１）において、ガス化炉からのガスの漏出により生じる火災および爆発に備えて、ガス化炉のバイオマス供給口に窒素雰囲気が形成される。
【００１８】
工程１）において、ガス化炉の好適な作動温度は１２００〜１４００℃に制御され、且つ、ガス化炉の好適な作動圧力は１０５〜１０９ｋＰａに制御される。このような作動温度範囲により、確実に、バイオマスは高温過熱水蒸気と十分に接触し、且つ、殆どタールを含まない粗合成ガスを形成するために完全にガス化される。それと同時に、エネルギ消費が可能な限り低くされ、また、ガス化炉の性能が大きく向上する。さらに、ガス化炉は常圧で作動し、他の圧力装置は必要とされないので、製造コストが低下する。
【００１９】
工程１）において、高温過熱水蒸気をガス化炉へ噴霧する速度は３５〜５０ｍ／秒であり、粗合成ガスのガス化炉での保持時間は１５〜２０秒であり、ガス化炉から排出される粗合成ガスの速度は１５〜２０ｍ／秒である。高温過熱水蒸気をガス化炉へ高速で供給することにより、バイオマスとの接触が大きく改善される一方、粗合成ガスを相対的に低速で排出することにより、灰がガス化炉出口およびガス配管で凝集するのが阻止される。
【００２０】
工程２）において、粗合成ガスを冷却するための好適な手段は、冷水による急冷であり、急冷後の合成ガスの温度は７５０〜８００℃に低下し、アルカリ金属酸化物の昇華点よりもはっきりと低いことから、塵、スラグ、僅かなタール、およびアルカリ金属酸化物は分離されると共に、冷水により吹き飛ばされ、本手段では、一次合成ガスの熱エネルギを可能な限り多く保持することができ、後の冷却工程における熱回収に役立つ。
【００２１】
工程３）において、一次合成ガスは最初に２６０〜３２０℃の温度に冷却された後に、洗浄工程が行われる。噴霧塔から排出される一次合成ガスの温度は、約７５０〜８００℃と未だ高温であるので、冷却工程は後の集塵、脱酸、および乾燥に貢献するだけでなく、４３０〜５４０℃の温度差を利用して、一次合成ガスの顕熱を回収するのにも役立ち、結果的に排熱が広範囲に利用される。
【００２２】
上記の方法に係る水蒸気によるバイオマスのガス化システムは、貯水槽と、水ポンプと、熱交換器と、プラズマトーチヒータと、ガス化炉と、噴霧塔を含む。
【００２３】
貯水槽は水ポンプを介して熱交換器の取水口と連結され、熱交換器の蒸気出口はプラズマトーチヒータの蒸気入口と連結され、プラズマトーチヒータの蒸気出口はガス化炉の蒸気ノズルと連結される。
【００２４】
ガス化炉の灰出口は灰冷却装置の入口と連結され、ガス化炉のガス出口は噴霧塔のガス入口と連結され、噴霧塔のガス出口は熱交換器のガス入口と連結され、且つ、熱交換器のガス出口は、集塵機、脱酸塔、および乾燥機と直列に連結される。
【００２５】
プラズマトーチヒータは、貯水槽内の水を加熱するために使用されたときに、超高温加熱、高速熱・物質移動、高効率、および熱出力の調節といった点で有利であり、高温過熱水蒸気は、有効に、連続して、且つ安定的に生成される。高温過熱水蒸気は酸化剤としてだけでなく、エネルギキャリアとしても機能するので、ガス化炉は安定的に作用するように維持される。熱交換器は、一次合成ガスの多量の顕熱を効果的に回収する。貯水槽内の水は予熱されると共に、顕熱により飽和水蒸気に変換され、続いて、飽和水蒸気はプラズマトーチヒータに搬送されるので、プラズマトーチヒータのエネルギ消費は低下し、且つ、熱エネルギが広範囲に利用される。
【００２６】
窒素保護装置はガス化炉のバイオマス供給口に連結され、その結果、窒素密封層は、粗合成ガスがガス化炉から漏出するのを阻止すると共に、空気をガス化炉の外に留めることにより、火災および爆発が阻止され、また、粗合成ガスの性質が確保される。
【００２７】
複数の蒸気ノズルがガス化炉に設けられると共に、３〜４個の高さのグループに分けられ、且つ、各々の高さの蒸気ノズルは、円周方向に沿って均一に且つ接線方向に配置される。従って、高温過熱水蒸気は、様々な高さからガス化炉へ噴霧され、且つ、ガス化炉の様々な高さで、均一で安定した温度場が保たれることから、結果的に、高温過熱水蒸気およびバイオマス間の十分な接触がもたらされる。
【００２８】
水、灰、揮発性物質およびバイオマスの灰溶融点に固有の特性に基づき、また、ガス化炉の作動機能を組み合わせて、本発明方法は、バイオマスの乾燥、揮発性物質の除去、熱分解、およびガス化を行うために、従来の酸化剤空気、または酸化空気ではなく、高温過熱水蒸気を利用すると共に、粗合成ガスを急冷するために噴霧水を使用する。本発明の効果を以下に要約する。
【発明の効果】
【００２９】
第１に、高温過熱水蒸気は、バイオマスの間接ガス化に利用される。本工程において、高温過熱水蒸気は酸化剤だけでなく、エネルギキャリアでもあり、その結果、酸化剤空気および酸化空気は不要であるので、エネルギ消費が大きい空気分離装置が不要となり、且つ、工程全体におけるエネルギ消費および全体的な製造コストが極めて低くされる。
【００３０】
第２に、乾燥、揮発性物資の分離、熱分解、およびガス化の連続工程の間に、バイオマスに自然発火が生じないので、ガス化炉内での燃料の爆発、部分的なコークス化、およびガス化炉の制御困難など、従来のガス化工程における問題を効果的に解決する。空気または酸化空気が反応においてもはや必要とされないので、合成ガスはＨ２／ＣＯの比率が高く、また有効ガス（ＣＯ＋Ｈ２）の含有量が高く、８５パーセント以上となり、合成ガスの発熱量が大きく改善されると共に、合成ガスが一層幅広く使用される。
【００３１】
第３に、原料から一次合成ガスへのバイオマスの変換は、ガス化炉および噴霧塔内で連続して完了する。高温過熱水蒸気は、タールのガス化温度よりも高温にガス化炉の作動温度を維持するので、バイオマスから熱分解されたタールは全て粗合成ガスに変換され、且つ、炭素変換は極めて高い。粗合成ガスは冷水によって急冷された後に冷却されるので、スラグが冷却されて粒子を形成するだけでなく、アルカリ金属酸化物が水に溶解されることから、得られる一次合成ガスには、装置および配管を汚すと共に腐食させる不純物が存在しない。加えて、工程全体が極めて短く、且つ、構造が単純であることから、製造を数回に分けて行う場合に極めて都合がよい。
【００３２】
第４に、プラズマトーチヒータは、ガス化炉の外で、高温過熱水蒸気によるバイオマスのガス化に必要な熱エネルギ全てを生成し、バイオマス燃料の熱エネルギは全て化学エネルギに変換され、且つ、冷却されたガスの効率は８８パーセント以上と従来よりも８パーセントも高い。
【００３３】
第５に、プラズマトーチヒータは、熱効率が高く、また入力電力が調整可能であり、バイオマス燃料の成分が変化した時に、プラズマトーチヒータの電力を調整することができるので、高温過熱水蒸気の温度を制御し、ガス化炉の作動を安定に保ち、且つ、一次合成ガスの安定した出力および安定した性質を確保するのにとても都合がよい。
【００３４】
試験によれば、水蒸気によるバイオマスのガス化方法は、様々な種類のバイオマス燃料に適用可能であり、また、一体化バイオマスガス化サイクルおよびバイオマス液体燃料の産業に特に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】水蒸気によるバイオマスガス化システムの構造図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
水蒸気によるバイオマスのガス化方法およびシステムを、添付の図面と併せて具体的に説明する。
【００３７】
図１に示すように、水蒸気によるバイオマスの間接ガス化システムは、バイオマスを搬送するベルトコンベア１と、ホッパ２と、スクリューフィーダ３と、バイオマスを粗合成ガスに変換するガス化炉６と、粗合成ガスを急冷する噴霧塔１１と、高温過熱水蒸気をガス化炉６へ供給するプラズマトーチヒータ５と、貯水槽１０と、水源をプラズマトーチヒータ５に供給する水ポンプ９と、熱エネルギの広範囲な利用のための熱交換器１２と、集塵機１３と、脱酸塔１４と、合成ガスの後の洗浄のための乾燥機１５を含む。
【００３８】
ベルトコンベア１の出口端は、ホッパ２の入口の上方に配置され、ホッパ２の出口は、スクリューフィーダ３の供給口に連結され、スクリューフィーダ３の排出口は、ガス化炉６の供給口に連結される。
【００３９】
バイオマスを合成ガスに変換するために重要な装置として、ガス化炉６は、ケーシングおよび裏張りを含む。ケーシングは空冷式カバーまたは水冷式カバーであると共に、常圧で断熱される。裏張りは耐火、防食、および絶縁に優れた材料から作られる。ガス化炉６の供給口は、上側部分または上端に構成され、また、供給口の数は容量に応じて２から４個であり、それにより、バイオマスはガス化炉６へ均一に供給され得ると共に、ガス化炉６内において安定したガス流が維持される。窒素保護装置４は、窒素密封層を形成するために、ガス化炉６の供給口に設けられており、粗合成ガスが外側雰囲気と接触するのを効果的に阻止し得る。複数の蒸気ノズルがガス化炉６に設けられると共に、３〜４個の高さのグループに分けられており、各々の高さの蒸気ノズルは、円周方向に沿って均一に且つ接線方向に設けられる。従って、ガス化炉６内の高温過熱水蒸気は、均一で安定した流動場を形成して、バイオマスと十分接触および混合される。灰出口は、ガス化炉６の底部に設けられており、１個または２個の灰出口が、容量に応じて採用されてよく、ガス化炉６から排出された灰は、液体状態である。灰出口は灰冷却装置７と連結されており、液状灰は固体状態に変換される。ガス化炉６のガス出口は上側部分にまたは下側部分に設けられると共に、配管を介して噴霧塔１１のガス入口と連結される。
【００４０】
噴霧塔１１は、粗合成ガスの急冷に重要な装置であり、噴霧塔１１において、粗合成ガスは循環冷却水によって直接洗浄されて、スラグ、アルカリ金属酸化物、および粗合成ガス中の他の不純物が取り除かれる。噴霧塔１１のガス出口は、熱交換器１２のガス入口と連結され、また、熱交換器１２のガス出口、集塵機１３、脱酸塔１４、および乾燥機１５は、直列に連結される。乾燥機１５のガス出口は、クリーンな合成ガスを保管するガス貯蔵タンク１６と連結される。
【００４１】
ガス化炉６に噴霧される高温過熱水蒸気は、貯水槽１０において、軟水または脱塩水から変換される。貯水槽１０の出口は、水ポンプ９を介して熱交換器１２の水入口と連結される。熱交換器１２は通常、廃棄ボイラから選ばれる。熱交換器１２の蒸気出口はプラズマトーチヒータ５の蒸気入口と連結され、プラズマトーチヒータ５の蒸気出口は配管を介して、ガス化炉６の蒸気ノズルと連結される。
【００４２】
本システムはまた、灰貯蔵所８を含み、灰回収装置７および噴霧塔１１からの灰は、手動でまたは機械により、灰貯蔵所８へ搬送される。
【００４３】
水蒸気によるバイオマスガス化方法を、以下に説明する。
【００４４】
Ａ）粉砕されたバイオマスは、ベルトコンベア１、ホッパ２およびスクリューフィーダ３を順に介して、ガス化炉６に連続的に搬送されると同時に、窒素が窒素保護装置４からガス化炉６の供給口に投入される。バイオマスが灰色のわら、例えば木の枝や根であるときに、バイオマスの粒子寸法は５０ｍｍ×５０ｍｍ以下に制御され、且つ、バイオマスの水分含有量は４０パーセント未満に制御される。バイオマスが黄色のわら、例えば脱穀された穀物の茎、草、とうもろこしの茎である時に、バイオマスの粒子寸法は、５０ｍｍ×５０ｍｍよりも相対的に大きくてもよい。
【００４５】
Ｂ）脱塩水が貯水槽１０から水ポンプ９を介して、熱交換器１２の水入口に排出され、且つ、脱塩水は、熱交換器１２のガス入口からの粗合成ガス供給と熱を交換し、また、顕熱が脱塩水によって抽出され、その間に０．４〜０．６Ｍｐａの飽和蒸気が生成され、飽和蒸気は熱交換器１２の蒸気出口からプラズマトーチヒータ５へ排出されると共に、高温過熱水蒸気に変換される。
【００４６】
Ｃ）プラズマトーチヒータ５によって生成された高温過熱水蒸気は、１２００〜１６００℃の温度であり、蒸気ノズルを介して、ガス化炉６に供給される。ガス化炉６の作動パラメータは、温度が１２００〜１４００℃であり、圧力が１０５〜１０９ｋＰａである。ガス化炉への高温過熱水蒸気の供給速度は、３５〜５０ｍ／秒に制御されることにより、バイオマスは降下工程において過熱水蒸気と十分に接触し、乾燥、揮発性物質の分離、熱分解および蒸発の夫々の工程の後に、粗合成ガスおよび液状灰が生成される。粗合成ガスは、ガス化炉６内に１５〜２０秒間維持され、ガス化炉からの粗合成ガスの排出速度は、１５〜２０ｍ／秒に制御される。
【００４７】
Ｄ）ガス化炉６で生成される液状灰は、１２００〜１４００℃の温度であり、ガス化炉６の灰出口を介して灰冷却装置７に供給される。熱回収後に、液状灰は１５０度以下に冷却され、広範囲な利用のために、灰貯蔵所８に搬送される。ガス化炉６から生成された粗合成ガスは１２００〜１４００℃の温度であり、配管を介して、噴霧塔１１に搬送される。冷水で洗浄された後に、粗合成ガスの温度は７５０〜８００℃まで低下し、高温のスラグは粒子に変換され、且つ、アルカリ金属酸化物および酸性ガスの一部は、冷水に溶解されると共に、噴霧塔１１から排出され、それにより、一次合成ガスが得られる。噴霧塔１１内の冷水は、沈殿およびろ過の後に再利用されてよく、また、滓は灰貯蔵所８へ搬送される。
【００４８】
Ｅ）噴霧塔１１からの一次合成ガスは、スラグから取り除かれた後に、ガス入口を介して、熱交換器１２に供給され、それにより、コークス、灰、および腐食が、熱交換器１２から効果的に排除される。そのとき、一次合成ガスは未だ７５０〜８００℃の温度にあり、脱塩水による顕熱回収後に、温度は２６０〜３２０℃に低下する。一次合成ガスは、熱交換器１２のガス出口から集塵機１３へ搬送されて、塵が一次合成ガスから取り除かれ、集塵機１３の出口における一次合成ガスは、塵濃度が５０ｍｇ／Ｎｍ３未満である。
【００４９】
Ｆ）集塵後に、一次合成ガスは脱酸塔１４に搬送されて、Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＨＣＬ、ＮＨ３およびＨＣＮなどの有害ガスが除去される。
【００５０】
Ｇ）脱酸後に、一次合成ガスは乾燥機１５に搬送されて、水分が除去され、クリーンな合成ガスが得られる。クリーンな合成ガスは、配管を介してガス貯蔵タンク１６に搬送されて、工業用途のために貯蔵される。
【００５１】
幾度かの試験およびデータ検出の後、クリーンな合成ガスの特性を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0005627777.tif 000002
表１に示すように、本方法により生成されたクリーンな合成ガスは、ＣＯおよびＨ２の全体含有量が８５パーセントであり、Ｈ２／ＣＯの比率が１よりも大きく、合成ガスの発熱量（ＬＨＶ）は１２．５〜１３．４ＭＪ／Ｎｍ３であり、冷却されたガスの効率は約８８パーセントである。従って、合成ガスは多大な商業的利益をもたらし得ると共に、一体化バイオマスガス化サイクルおよびバイオマス液体燃料の産業に特に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１    ベルトコンベア
２    ホッパ
３    スクリューフィーダ
４    窒素保護装置
５    プラズマトーチヒータ
６    ガス化炉
７    灰冷却装置
８    灰貯蔵所
９    水ポンプ
１０  貯水槽
１１  噴霧塔
１２  熱交換器
１３  集塵機
１４  脱酸塔
１５  乾燥機
１６  ガス貯蔵タンク
【図１】
0005627777.tif 000003